L'hydrogène alimente les fusées, mais qu'en est-il de l'énergie pour la vie quotidienne?

L'hydrogène alimente les fusées, mais qu'en est-il de l'énergie pour la vie quotidienne? La NASA a lancé toutes ses missions de navette spatiale utilisant l'hydrogène comme carburant. NASA, CC BY

Avez-vous déjà regardé un lancement de la navette spatiale? Le carburant utilisé pour éloigner ces énormes structures de l'attraction gravitationnelle de la Terre est Hydrogénation.

L'hydrogène détient également un potentiel en tant que source d'énergie pour nos activités quotidiennes - conduire, chauffer nos maisons, et peut-être plus.

Ce mois-ci, le gouvernement de coalition fédéral consultation publique ouverte sur une stratégie nationale de l'hydrogène. Les syndicats se sont également engagés à mettre de côté le financement pour développer de l'hydrogène propre. La réunion des ministres de l'énergie du COAG en décembre 2018 a indiqué un fort soutien pour une économie de l'hydrogène.

Mais l'Australie est-elle prête à explorer cette alternative énergétique compétitive et sobre en carbone pour les secteurs résidentiel, commercial, industriel et des transports?

L'évaluation de notre préparation à une économie de l'hydrogène comporte deux aspects clés: le progrès technologique (pouvons-nous réellement le faire?) Et l'acceptation de la société (allons-nous l'utiliser?).

La technologie est-elle suffisamment mature?

Le cycle économique de l'hydrogène comprend trois étapes clés:

  • production d'hydrogène
  • stockage et livraison d'hydrogène
  • consommation d'hydrogène - conversion de l'énergie chimique de l'hydrogène en d'autres formes d'énergie.

Production d'hydrogène

Pour que l'hydrogène devienne un futur combustible majeur, l'électrolyse de l'eau est probablement la meilleure méthode de production. Dans ce processus, l'électricité est utilisée pour diviser les molécules d'eau en hydrogène (H₂) et en oxygène (O₂).

Cette technologie devient faisable commercialement lorsque l'électricité est produite à des coûts relativement faibles par des sources renouvelables telles que solaire et vent. Les coûts pourraient encore baisser dans un proche avenir à mesure que la technologie de production deviendra plus efficace.

Comment l'hydrogène est créé et utilisé comme source d'énergie.

Stockage et livraison d'hydrogène

Un stockage et une livraison efficaces sont essentiels pour la manipulation sûre et efficace de grandes quantités d'hydrogène.

Parce qu'il est très léger, l'hydrogène a été conventionnellement comprimé à haute pression, ou liquéfié et stocké à une température extrêmement basse de -253 ℃. Prendre ces mesures nécessite un investissement énergétique supplémentaire, de sorte que l'efficacité diminue jusqu'à 40%. Mais le stockage et la livraison actuels de l'hydrogène reposent toujours sur ces deux technologies - compression et liquéfaction - car elles sont éprouvées et soutenues par une infrastructure et une expérience bien établies.

Une autre option explorée (mais nécessitant des développements supplémentaires) consiste à combiner l'hydrogène avec d'autres éléments, puis à le libérer au besoin.

Actuellement, la plupart des voitures à pile à combustible à hydrogène utilisent des réservoirs renforcés en fibre de carbone pour stocker de l'hydrogène gazeux hautement comprimé. Le coût des réservoirs devra baisser pour rendre cette option plus économique (actuellement plus de quelques milliers de dollars américains par unité).

Utiliser l'hydrogène comme carburant

Il existe deux manières principales de convertir l'énergie chimique de l'hydrogène en énergie utilisable (énergie électrique ou énergie thermique). Ces deux approches produisent de l'eau comme sous-produit.

Une manière primitive et simple d'utiliser l'hydrogène est de le brûler pour générer de la chaleur - tout comme vous utilisez du gaz naturel pour cuisiner et chauffer dans votre maison.

A procès prévu pour l'Australie du Sud vise à générer de l'hydrogène à partir d'électricité renouvelable, puis à l'injecter dans le réseau local de distribution de gaz. Cette façon de «mélanger» les gaz peut éviter le coût de construction d'une infrastructure de livraison coûteuse, mais entraînera des dépenses associées aux modifications des pipelines existants. Une étude approfondie et des tests de cette activité sont nécessaires.

Lorsqu'il est utilisé dans les piles à combustible à hydrogène, l'énergie est produite lorsque l'hydrogène réagit avec l'oxygène. Il s'agit de la technologie utilisée par la NASA et d'autres opérateurs dans les missions spatiales, et par les constructeurs automobiles dans les voitures à pile à combustible à hydrogène. C'est la méthode la plus avancée pour l'utilisation de l'hydrogène à l'heure actuelle.

Montez le son pour ce lancement à l'hydrogène.

Cela fonctionne, mais l'accepterons-nous?

Considérations de sécurité

En tant que carburant, l'hydrogène possède certaines propriétés qui le rendent plus sûr à utiliser que les carburants plus couramment utilisés aujourd'hui, tels que le diesel et l'essence.

L'hydrogène n'est pas toxique. Il est également beaucoup plus léger que l'air, permettant une dispersion rapide en cas de fuite. Cela contraste avec l'accumulation de gaz inflammables dans le cas de fuites de diesel et d'essence, qui peuvent provoquer des explosions.

Cependant, l'hydrogène brûle facilement dans l'air et s'enflamme plus facilement que l'essence ou le gaz naturel. C'est pourquoi les voitures à hydrogène ont des réservoirs en fibre de carbone aussi robustes - pour éviter les fuites.

Là où l'hydrogène est utilisé dans les milieux commerciaux comme carburant, des réglementations strictes et des mesures efficaces ont été établies pour prévenir et détecter les fuites et évacuer l'hydrogène. Les applications domestiques de l'hydrogène combustible devraient également résoudre ce problème.

Impact sur l'environnement

D'un point de vue environnemental, le cycle idéal dans une économie de l'hydrogène implique:

  • production d'hydrogène par électrolyse pour séparer l'eau
  • la consommation d'hydrogène en la faisant réagir avec de l'oxygène dans une pile à combustible, produisant de l'eau comme sous-produit.

Si l'électricité pour l'électrolyse est produite à partir de sources renouvelables, toute cette chaîne de valeur a un impact environnemental minimal et est durable.

Se rapprocher d'une économie de l'hydrogène

L'électricité bon marché à partir de ressources énergétiques renouvelables est la clé pour faire de la production d'hydrogène à grande échelle par électrolyse une réalité en Australie. Au niveau international, il est déjà clair - par exemple, dans Allemagne et Texas - que l'hydrogène renouvelable est compétitif sur le plan des coûts dans des applications de niche, mais pas encore pour un approvisionnement à l'échelle industrielle.

Les techniques de stockage et de livraison doivent être améliorées en termes de coût et d'efficacité, et la fabrication de piles à hydrogène nécessite des progrès.

L'hydrogène est une source d'énergie souhaitable, car il peut être produit en grande quantité et stocké pendant une longue période sans perte de capacité. Parce que c'est si léger, c'est un moyen économique de transporter l'énergie produite par les énergies renouvelables sur de grandes distances (y compris à travers les océans).

Soutenu par des technologies de pointe, avec un fort soutien des gouvernements et l'engagement de nombreuses multinationales de l'énergie et de l'automobile, l'hydrogène carburant relie les énergies renouvelables aux utilisateurs finaux de manière propre et durable.

Voyons voir si l'hydrogène décolle.La Conversation

A propos de l'auteur

Zhenguo Huang, maître de conférences, Université de Technologie de Sydney

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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